Établissement
INP - ENSEEIHT
Description
En principe, cet enseignement suit le plan suivant :
- présentation des mécanismes physiques mis en jeu et des technologies de semi-conducteurs de puissance : unipolaire, bipolaire, HEMT 2DEG, substrat Si, SiC, GaN, nouveaux matériaux et composants hybrides avancés. Technologies actuelles grand-gap et futures ultra-grand-gap.
- rappel des fondamentaux de la commutation sur cellule DC/DC. Introduction du vocabulaire et des définitions.
- élaboration du modèle statique et dynamique par éléments de circuits équivalents du transistor MOSFET et IGBT. Cas du RC-IGBT. Introduction du modèle de la diode à jonction PN et de la diode à barrière Schottky. Approfondissement sur la modélisation non-linéaire des capacités structurelles. Analyse de la conduction en inverse 3ème quadrant du MOSFET.
- application de la conduction inverse du MOSFET en DC/DC "synchronous buck" et AC/DC "redressement synchrone".
- analyse de la commutation "dure" : modélisation du di/dt, dv/dt, des oscillations et degrés de liberté sur compromis pertes – EMI. Sur-courant, sur-tension et oscillations : techniques de réduction. Lien avec le cours de 3A – Fiabilité.
- volet technologique : réduction de l'inductance parasite de maille de commutation par circuit de puissance busbar sur "plaques" ou sur PCB multi-couches. Réduction de la maille de grille. Introduction à l'intégration de puissance.
- principes de la commutation "adoucie" (snubber) et auxiliaires de commutation.
- exemple de convertisseur dit quasi-résonnant.
- introduction à la commutation "douce" : convertisseurs DC/DC sur filtre LC à large ondulation. Propriétés, avantages – inconvénients et domaines d'application.
- lien avec les topologies DC/AC : MLI commutation "dure" et pleine onde commutation "douce" (introduction au cours 3A CERE).
Deux séances de TD suivent le dernier cours et permettent aux étudiants de s'exercer à l'analyse des formes d'ondes de commutation sur PLECS et à l'utilisation des degrés de liberté sur le gate-driver pour satisfaire à des compris entre réduction des pertes par commutation et maitrise des contraintes dynamiques (di/dt, dv/dt).